科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展使得人們對(duì)于精密時(shí)間的量化要求越來越高,在大量的科學(xué)研究中,傳統(tǒng)的時(shí)間量化方式已經(jīng)無法滿足實(shí)際需求,因此,可以對(duì)極小時(shí)間間隔信號(hào)進(jìn)行高精度測(cè)量的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換(Digital-to-Time Convertion)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。隨著集成電路工藝的逐步發(fā)展,時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Digital-to-Time Converter,TDC)被廣泛應(yīng)用到工程研究和科學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域,如高能物理實(shí)驗(yàn)中測(cè)量粒子的飛行時(shí)間測(cè)量,醫(yī)學(xué)上的正電子斷層掃描、衛(wèi)星同步、激光測(cè)距、雷達(dá)測(cè)距等。TDC作為時(shí)間測(cè)量的核心單元,它的性能優(yōu)劣直接決定著時(shí)間測(cè)量精度的高低。因此,高精度TDC的研究具有重要的科學(xué)和實(shí)踐意義�，F(xiàn)有的TDC主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式:基于專用集成電路(ASIC)和基于現(xiàn)場(chǎng)可編輯門陣列(FPGA),定制化設(shè)計(jì)能夠在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化從而能達(dá)到皮秒測(cè)時(shí)精度。本文在針對(duì)不同結(jié)構(gòu)的TDC性能分析的基礎(chǔ)上,提出了一種采用ASIC方式實(shí)現(xiàn)的粗-細(xì)結(jié)構(gòu)TDC。論文首先分別介紹了模擬型和數(shù)字型TDC的結(jié)構(gòu)和原理并進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)分析;著重針對(duì)延遲鎖定環(huán)中各部分的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行了詳細(xì)研究和分析;并對(duì)初始控制端電路、...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
    1.3 論文研究內(nèi)容
    1.4 論文結(jié)構(gòu)安排
2 TDC結(jié)構(gòu)和工作原理
    2.1 模擬TDC
        2.1.1 時(shí)間放大法(TA)
        2.1.2 時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換法
    2.2 數(shù)字TDC
        2.2.1 時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)法
        2.2.2 延遲線法
        2.2.3 循環(huán)計(jì)數(shù)TDC
        2.2.4 差分延遲線法
        2.2.5 延遲鎖定環(huán)
    2.3 本章小結(jié)
3 延遲鎖定環(huán)設(shè)計(jì)與仿真
    3.1 雙延遲鎖定環(huán)原理
        3.1.1 鎖相的概念
        3.1.2 電荷泵鎖相環(huán)
        3.1.3 延遲鎖定環(huán)
        3.1.4 雙延遲鎖定環(huán)
    3.2 電路設(shè)計(jì)與仿真
        3.2.1 整體結(jié)構(gòu)
        3.2.2 初始控制端
        3.2.3 鑒頻鑒相器
        3.2.4 電荷泵和一階環(huán)路濾波器
        3.2.5 壓控延遲線
        3.2.6 雙延遲鎖定環(huán)仿真結(jié)果
    3.3 本章小結(jié)
4 TDC整體結(jié)構(gòu)和各部分電路的設(shè)計(jì)與仿真
    4.1 粗細(xì)結(jié)構(gòu)TDC的整體結(jié)構(gòu)
    4.2 延遲單元
        4.2.1 電路結(jié)構(gòu)和原理分析
        4.2.2 適用于各個(gè)計(jì)數(shù)級(jí)的延遲單元
        4.2.3 仿真結(jié)果
    4.3 信號(hào)采樣
        4.3.1 電路結(jié)構(gòu)和原理分析
        4.3.2 仿真結(jié)果
    4.4 邊沿判別
        4.4.1 電路結(jié)構(gòu)和原理分析
        4.4.2 仿真結(jié)果
    4.5 循環(huán)計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)TDC
        4.5.1 電路結(jié)構(gòu)和原理分析
        4.5.2 仿真結(jié)果
    4.6 中間級(jí)TDC
        4.6.1 電路結(jié)構(gòu)和原理分析
        4.6.2 仿真結(jié)果
    4.7 差分結(jié)構(gòu)TDC
    4.8 各計(jì)數(shù)級(jí)之間的連接
        4.8.1 細(xì)計(jì)數(shù)級(jí)與中間計(jì)數(shù)級(jí)
        4.8.2 粗計(jì)數(shù)級(jí)與中間計(jì)數(shù)級(jí)
    4.9 本章小結(jié)
5 TDC誤差分析
    5.1 TDC中相關(guān)參數(shù)
        5.1.1 靜態(tài)性能參數(shù)
        5.1.2 動(dòng)態(tài)性能參數(shù)
        5.1.3 非理想因素
    5.2 TDC誤差分析
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號(hào)：3868129